(57)【要約】  アンテナは、第１の偏波で動作するように構成された第１のアレイに配置された複数の導波管アンテナ素子を含む。またアンテナは、第２の偏波で動作するように構成された第２のアレイに配置された複数の導波管出力ポートも含む。第２の偏波は、第１の偏波と異なる。アンテナは更に、内部にチャネルが画定された偏波回転層を含む。偏波回転層は、導波管アンテナ素子と導波管出力ポートとの間に配置される。チャネルは、導波管アンテナ素子に対して第１の角度に、かつ導波管出力ポートに対して第２の角度に配向される。チャネルは、第１の偏波を有する入力電磁波を受け取り、第１の中間偏波を有する出力電磁波を伝送するように構成される。導波管出力ポートは、入力電磁波を受け取り、第２の偏波を有する電磁波を放射するように構成される。【選択図】図３
2019527945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の偏波で動作するように構成された第１のアレイに配置された複数の導波管アンテナ素子と、
前記第１の偏波と異なる第２の偏波で動作するように構成された第２のアレイに配置された複数の導波管出力ポートと、
内部にチャネルが画定された偏波回転層と
を備え、
前記偏波回転層は、前記導波管アンテナ素子と前記導波管出力ポートとの間に配置され、
前記チャネルは、前記導波管アンテナ素子に対して第１の角度に、かつ前記導波管出力ポートに対して第２の角度に配向され、
前記チャネルは、前記第１の偏波を有する入力電磁波を受け取り、第１の中間偏波を有する出力電磁波を伝送するように構成され、
前記導波管出力ポートは、入力電磁波を受け取り、前記第２の偏波を有する電磁波を放射するように構成される、アンテナ。
【請求項２】
前記導波管アンテナ素子および前記導波管出力ポートは略長方形状である、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
前記導波管アンテナ素子および前記導波管出力ポートは略円形状である、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項４】
前記チャネルは、丸みを帯びた長方形に形成される、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項５】
前記第１の偏波は、前記第２の偏波に直交する、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項６】
前記第１の角度は４４〜４６度であり、前記第２の角度は４４〜４６度である、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項７】
前記偏波回転層の厚さは、前記第１の偏波を有する前記入力電磁波の半波長から全波長である、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項８】
前記チャネルは誘電材料で充填される、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項９】
２次チャネルが内部に画定された２次偏波回転層を更に備え、
前記２次偏波回転層は、前記偏波回転層と前記導波管出力ポートとの間に配置され、
前記２次チャネルは、前記導波管アンテナ素子に対して第３の角度に、かつ前記導波管出力ポートに対して第４の角度に配向され、
前記２次チャネルは、前記第１の中間偏波を有する入力電磁波を受け取り、第２の中間偏波を有する出力電磁波を伝送するように構成され、
前記第１の中間偏波は、前記第２の中間偏波と異なる、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項１０】
前記レーダアンテナに関連する使用可能周波数の帯域幅は７７ＧＨｚ帯域内に及ぶ、請求項９に記載のアンテナ。
【請求項１１】
前記第１の角度は２５〜３５度であり、前記第２の角度は５０〜７０度であり、前記第３の角度は５０〜７０度であり、前記第４の角度は２５〜３５度である、請求項９に記載のアンテナ。
【請求項１２】
第１の偏波で動作するように構成された第１のアレイに配置された複数の第１の導波管アンテナ素子と、
第１のチャネルが内部に画定された第１の偏波回転層と
を備え、
前記第１の偏波回転層は、前記第１の導波管アンテナ素子に隣接して配置され、
前記第１のチャネルは、前記第１の導波管アンテナ素子に対して第１の角度に配向され、
前記第１のチャネルは、第１の偏波を有する入力電磁波を受け取り、第２の偏波を有する出力電磁波を伝送するように構成される、送信機と、
前記第１の偏波で動作するように構成された第２のアレイに配置された複数の第２の導波管アンテナ素子と、
第２のチャネルが内部に画定された第２の偏波回転層と
を備え、
前記第２の偏波回転層は、前記第２の導波管アンテナ素子に隣接して配置され、
前記第２のチャネルは、前記第２の導波管アンテナ素子に対して前記第１の角度に配向され、
前記第２のチャネルは、前記第２の偏波を有する入力電磁波を受け取り、前記第１の偏波を有する出力電磁波を前記第２の導波管アンテナ素子へ伝送するように構成される、受信機と
を備えるレーダシステム。
【請求項１３】
前記送信機は、
第３のチャネルが内部に画定された第３の偏波回転層を更に備え、
前記第３の偏波回転層は、前記第１の偏波回転層に隣接して配置され、
前記第３のチャネルは、前記第１のチャネルに対して第２の角度に配向され、
前記第３のチャネルは、前記第２の偏波を有する入力電磁波を受け取り、第３の偏波を有する出力電磁波を伝送するように構成され、
前記受信機は、
第４のチャネルが内部に画定された第４の偏波回転層を更に備え、
前記第４の偏波回転層は、前記第２の偏波回転層に隣接して配置され、
前記第４のチャネルは、前記第２のチャネルに対して前記第２の角度に配向され、
前記第４のチャネルは、前記第３の偏波を有する入力電磁波を受け取り、前記第２の偏波を有する出力電磁波を前記第２のチャネルへ伝送するように構成される、請求項１２に記載のレーダシステム。
【請求項１４】
前記第１の角度は２０〜２５度であり、前記第２の角度は２０〜２５度である、請求項１３に記載のレーダシステム。
【請求項１５】
前記レーダシステムは、自律車両によってナビゲーションのために用いられるように構成される、請求項１２に記載のレーダシステム。
【請求項１６】
前記第１のチャネルおよび前記第２のチャネルは、丸みを帯びた長方形に形成される、請求項１２に記載のレーダシステム。
【請求項１７】
前記第１の角度は４４〜４６度である、請求項１２に記載のレーダシステム。
【請求項１８】
前記第１の偏波回転層の厚さは、前記第１の偏波を有する前記入力電磁波の波長より小さい、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１９】
前記第１のチャネルおよび前記第２のチャネルは、誘電材料で充填される、請求項１２に記載のレーダシステム。
【請求項２０】
第１のアレイに配置された複数の導波管アンテナ素子から、第１の偏波を有する電磁波を放出することと、
前記導波管アンテナ素子と第２のアレイに配置された複数の導波管出力ポートとの間に配置された偏波回転層内に画定されたチャネルによって、前記第１の偏波を有する前記電磁波を受け取ることであって、前記チャネルは、前記導波管アンテナ素子に対して第１の角度に配向されることと、
前記偏波回転層内に画定された前記チャネルによって、中間偏波を有する電磁波を伝送することと、
前記導波管出力ポートによって、前記中間偏波を有する電磁波を受け取ることであって、前記導波管出力ポートは、前記チャネルに対して第２の角度に配向されることと、
前記導波管出力ポートによって、第２の偏波を有する電磁波を放射することであって、前記第２の偏波は前記第１の偏波と異なり、前記第２の偏波は前記中間偏波と異なり、前記第１の偏波は前記中間偏波と異なることと
を備える方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
［0001］  特に記載しない限り、このセクションにおいて説明される事項は、本出願のクレームに対する従来技術ではなく、このセクションに包含されることにより従来技術として認められるものではない。
【０００２】
［0002］  無線検出および測距（ＲＡＤＡＲ）システムは、無線信号を発信し、返還する反射信号を検出することによって、環境特徴との距離を能動的に推定するために用いられ得る。無線反射特徴との距離は、送信と受信との間の時間遅延に従って決定され得る。レーダシステムは、たとえば時変周波数ランプを有する信号など、経時的に周波数が変化する信号を発信し、その後、発信信号と反射信号との周波数の差を距離推定値に関連付けることができる。いくつかのシステムは、受信した反射信号におけるドップラ周波数シフトに基づいて、反射物体の相対運動を推定してもよい。各距離推定値を方角と関連付けるために、信号の送信および／または受信のために指向性アンテナが用いられ得る。より一般的には、指向性アンテナは、放射エネルギを対象となる所与の視野に集束させるためにも用いられ得る。測定距離と方向情報とを併用することにより、周囲環境特徴を識別および／またはマップ化することが可能である。したがって、レーダセンサはたとえば、自律車両制御システムによって、センサ情報によって示された障害物を回避するために用いられ得る。
【０００３】
［0003］  自動車レーダシステムのいくつかの例は、７７ギガヘルツ（ＧＨｚ）の電磁波周波数で動作するように構成されてよく、これは、ミリメートル（ｍｍ）電磁波長（たとえば７７ＧＨｚの場合３．９ｍｍ）に対応する。これらのレーダシステムは、レーダシステムが、たとえば自律車両の周囲環境などの環境を高精度で測定することを可能にするために、放射エネルギをビームに集束させることができるアンテナを用いてよい。そのようなアンテナは、小型で（一般的には、たとえば高さ１．３インチ×幅２．５インチなど、長方形状因子を有し）、効率的で（すなわち、わずか７７ＧＨｚのエネルギしかアンテナ内で熱として失われず、または送信機エレクトロニクスに反射されず）、製造が安価かつ容易であってよい。
【０００４】
［0004］  いくつかのレーダシステム（たとえばレーダナビゲーションシステムまたは無線通信システム）において、レーダシステムの多用途性は、送信されるまたは受信した電磁波に関連する偏波を回転させる能力によって向上し得る。特に、レーダシステムが導波管の使用を含む場合、比較的短い距離にわたって偏波回転を実行することは、レーダシステムが経る電磁損失を最小にするために極めて重要であり得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
［0005］  １つの態様において、本出願は、アンテナを説明する。アンテナは、第１の偏波で動作するように構成された第１のアレイに配置された複数の導波管アンテナ素子を含む。またアンテナは、第２の偏波で動作するように構成された第２のアレイに配置された複数の導波管出力ポートも含む。第２の偏波は、第１の偏波と異なる。アンテナは更に、内部にチャネルが画定された偏波回転層を含む。偏波回転層は、導波管アンテナ素子と導波管出力ポートとの間に配置される。チャネルは、導波管アンテナ素子に対して第１の角度に、かつ導波管出力ポートに対して第２の角度に配向される。チャネルは、第１の偏波を有する入力電磁波を受け取り、第１の中間偏波を有する出力電磁波を伝送するように構成される。導波管出力ポートは、入力電磁波を受け取り、第２の偏波を有する電磁波を放射するように構成される。
【０００６】
［0006］  他の態様において、本出願は、レーダシステムを説明する。レーダシステムは、送信機を含む。送信機は、第１の偏波で動作するように構成された第１のアレイに配置された複数の第１の導波管アンテナ素子を含む。また送信機は、第１のチャネルが内部に画定された第１の偏波回転層も含む。第１の偏波回転層は、第１の導波管アンテナ素子に隣接して配置される。第１のチャネルは、第１の導波管アンテナ素子に対して第１の角度に配向される。第１のチャネルは、第１の偏波を有する入力電磁波を受け取り、第２の偏波を有する出力電磁波を伝送するように構成される。加えて、レーダシステムは、受信機を含む。受信機は、第１の偏波で動作するように構成された第２のアレイに配置された複数の第２の導波管アンテナ素子を含む。また受信機は、第２のチャネルが内部に画定された第２の偏波回転層も含む。第２の偏波回転層は、第２の導波管アンテナ素子に隣接して配置される。第２のチャネルは、第２の導波管アンテナ素子に対して第１の角度に配向される。第２のチャネルは、第２の偏波を有する入力電磁波を受け取り、第１の偏波を有する出力電磁波を第２の導波管アンテナ素子へ伝送するように構成される。
【０００７】
［0007］  また他の態様において、本出願は、方法を説明する。方法は、  第１のアレイに配置された複数の導波管アンテナ素子から、第１の偏波を有する電磁波を放出することを含む。また方法は、導波管アンテナ素子と第２のアレイに配置された複数の導波管出力ポートとの間に配置された偏波回転層内に画定されたチャネルによって、第１の偏波を有する電磁波を受け取ることも含む。チャネルは、導波管アンテナ素子に対して第１の角度に配向される。方法は更に、偏波回転層内に画定されたチャネルによって、中間偏波を有する電磁波を伝送することを含む。加えて、方法は、導波管出力ポートによって、中間偏波を有する電磁波を受け取ることを含む。導波管出力ポートは、チャネルに対して第２の角度に配向される。また方法は、導波管出力ポートによって、第２の偏波を有する電磁波を放射することを含む。第２の偏波は、第１の偏波と異なる。第２の偏波は、中間偏波と異なる。第１の偏波は、中間偏波と異なる。
【０００８】
［0008］  上記概要は例示にすぎず、いかなるようにも限定的であることは意図されない。上述した例示的な態様、実施形態、および特徴に加えて、追加の態様、実施形態、および特徴が、図面および以下の詳細な説明を参照することによって明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】［0009］実施形態例に係る、偏波回転オーバレイのユニットセルを示す。
【図２】［0010］実施形態例に係る、偏波回転オーバレイのユニットセルおよび導波管を示す。
【図３】［0011］実施形態例に係る、偏波回転オーバレイのユニットセルおよび２つの導波管を示す。
【図４】［0012］実施形態例に係る、導波管、偏波回転オーバレイのユニットセル、およびホーンアンテナを示す。
【図５】［0013］実施形態例に係る、他の偏波回転オーバレイのユニットセルを示す。
【図６】［0014］実施形態例に係る、他の偏波回転オーバレイのユニットセルおよび２つの導波管を示す。
【図７】［0015］実施形態例に係る偏波回転層を示す。
【図８Ａ】［0016］実施形態例に係る、アンテナの波放射部を示す。
【図８Ｂ】［0017］実施形態例に係る他のアンテナを示す。
【図９】［0018］実施形態例に係る、導波管アンテナ素子のアレイを示す。
【図１０】［0019］実施形態例に係る、導波管アンテナ素子のアレイおよび偏波回転層を示す。
【図１１】［0020］実施形態例に係る、導波管アンテナ素子のアレイ、偏波回転層、および導波管出力ポートのアレイを示す。
【図１２】［0021］実施形態例に係る、電磁波を放射する方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
[0023]  以下の詳細な説明において、本明細書の一部を成す添付図面が参照される。図において、類似の記号は一般に、文脈が明示しない限り、類似の構成要素を識別する。詳細な説明、図面、およびクレームに記載される例示的な実施形態は、限定的であることが意図されたものではない。本明細書に提示される主題事項の範囲から逸脱することなく、他の実施形態が利用されてよく、他の変更がなされてよい。本明細書で一般に説明され、図面に示されるような本開示の態様は、多種多様な構成で配置、代替、結合、分離、および設計することができ、それら全てが本明細書において明確に考慮されることが容易に理解される。
【００１１】
[0024]  実施形態例は、偏波回転層を有するアンテナを含んでよい。アンテナは、様々な実施形態において、レーダシステムの送信側または受信側にあってよい。また、アンテナアーキテクチャは、複数の「二重開放端導波管」（ＤＯＥＷＧ）アンテナを含んでよい。いくつかの例において、「ＤＯＥＷＧ」という用語は、水平導波管チャネルと２部に分かれた垂直チャネルとから成る短い部分を指してよく、垂直チャネルの２部の各々は、アンテナへ入来する電磁波の少なくとも一部を放射するように構成された出力ポートを含む。また、複数のＤＯＥＷＧアンテナは、アンテナアレイに構成され得る。
【００１２】
[0025]  アンテナアーキテクチャ例は、たとえば、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）によって加工され得る、正確に位置合わせされ互いに接合された複数の金属層（たとえばアルミニウム板）を備えてよい。第１の金属層は、入力導波管チャネルの第１の半分を含んでよく、第１の導波管チャネルの第１の半分は、第１の導波管チャネル内へ電磁波（たとえば７７ＧＨｚミリ波）を受け入れるように構成され得る入力ポートを含む。第１の金属層は、複数の分波チャネルの第１の半分も含んでよい。複数の分波チャネルは、入力導波管チャネルから分岐した、入力導波管チャネルから電磁波を受け取り、電磁波を複数の電磁波部分に分割し（すなわち電力分割器）、それぞれの電磁波部分を複数の波放射チャネルのそれぞれの波放射チャネルへ伝搬するように構成され得るチャネルネットワークを備えてよい。１または複数の中間層は、偏波回転層を備えてよい。偏波回転層は、内部に組み込まれた共振器として動作する丸みを帯びた長方形の偏波回転チャネルを有してよい。
【００１３】
[0026]  実施形態例において、偏波回転層は、アンテナの２層の間に配置され得る。２層の一方は、信号を放射または受信するために用いられる導波管アンテナ素子（たとえばＤＯＥＷＧアンテナの導波管）のアレイを含んでよい。他方の層は、導波管出力ポート（すなわち、偏波回転層と周囲環境との間のポート）を含んでよい。偏波回転層は、丸みを帯びた長方形の偏波回転チャネルが導波管アンテナ素子および／または導波管出力ポートに対して回転（たとえば、導波管アンテナ素子に対して４４〜４６度の角度かつ導波管出力ポートに対して４４〜４６度の角度に回転）されるように配置され得る。導波管アンテナ素子および／または導波管出力ポートは、いくつかの実施形態において、長方形状であってよい。代替実施形態において、導波管アンテナ素子および／または導波管出力ポートは、円形状であってよい。他の形状も可能である。偏波回転層は、様々な実施形態において、ＣＮＣ加工または金属メッキプラスティック成形を用いて製造され得る。偏波回転層は、様々な実施形態例において、金属および／または誘電材料から製造され得る。
【００１４】
[0027]  丸みを帯びた長方形のチャネルは、入来電磁波の偏波を変えることができる共振室として機能し得る。たとえば、１つの偏波から別の偏波（たとえば、水平ＴＥ１０偏波から垂直ＴＥ１０偏波への）高いエネルギ漏洩が室内で生じ得る。多くの波長距離にわたって生じる導波管内の物理的ねじれを利用して導波管内で偏波を変える代替方法とは異なり、偏波回転層の厚さは、十分な偏波変換を実現しながらも、波長よりも小さく（たとえば、対応する入力電磁波の半波長から全波長の間で）あってよい。丸みを帯びた長方形の偏波回転チャネルは、チャネルから発出するエバネッセント導波モードが、チャネルから外方へ伝搬するとともに十分に早く消えるようにも設計され得る。これらの要因の両方により、偏波変換中に生じ得るエネルギ損失が少なく、その結果、偏波を回転／変更する代替方法と比較して増加したエネルギ効率がもたらされ得る。
【００１５】
[0028]  対応する偏波回転チャネルおよび導波管の形状および材料に基づいて、伝搬エネルギの分布は、たとえばアンテナ内の様々な位置において異なり得る。偏波回転チャネルおよび導波管の形状および材料は、電磁エネルギに関する境界条件を定義する。境界条件は、偏波回転チャネルおよび導波管の縁部における電磁エネルギに関する既知の条件である。たとえば金属導波管において、偏波回転チャネルおよび導波管の壁部がほぼ完全に導通している（すなわち、導波管壁部が完全導体、ＰＥＣとして近似され得る）ことを前提とすると、境界条件は、壁側面のどこにも接線（すなわち導波管壁部の平面）方向の電界がないことを指定する。境界条件が知られると、電磁エネルギが偏波回転チャネルおよび導波管を通ってどのように伝搬するかを決定するために、マックスウェル方程式が用いられ得る。
【００１６】
[0029]  マックスウェル方程式は、所与の任意の偏波回転チャネルまたは導波管に関するいくつかの動作モードを定義してよい。各モードは、電磁エネルギが偏波回転チャネルまたは導波管を通って伝搬し得る１つの特定の方法を有する。各モードは、関連するカットオフ周波数を有する。モードは、電磁エネルギがカットオフ周波数を下回る周波数を有する場合、偏波回転チャネルまたは導波管内で維持されない。（ｉ）寸法および（ｉｉ）動作周波数の両方を適切に選択することによって、電磁エネルギは、特定のモードで偏波回転チャネルおよび導波管を通って伝搬し得る。偏波回転チャネルおよび／または導波管は、設計周波数において１つの伝搬モードしか維持されないように設計され得る。
【００１７】
[0030]  導波管伝搬モードには、横方向電気（ＴＥ）モード、横方向磁気（ＴＭ）モード、横方向電磁（ＴＥＭ）モード、およびハイブリッドモードの４つの主要類型がある。ＴＥモードにおいて、電磁エネルギは、電磁エネルギ伝搬方向に電界を有さない。ＴＭモードにおいて、電磁エネルギは、電磁エネルギ伝搬方向に磁界を有さない。ＴＥＭモードにおいて、電磁エネルギは、電磁エネルギ伝搬方向に電界または磁界を有さない。ハイブリッドモードにおいて、電磁エネルギは、電磁エネルギ伝搬方向に電界および磁界の両方の一部を有する。
【００１８】
[0031]  ＴＥ、ＴＭ、およびＴＥＭモードは、たとえば幅方向および高さ方向など伝搬方向に直交する２方向に対応する２つの接尾数字を用いて詳しく指定され得る。０以外の接尾数字は、（たとえば長方形導波管を前提として）それぞれの偏波回転チャネルまたは導波管の幅および高さに等しい電磁エネルギの半波長のそれぞれの数を示す。ただし、接尾数字０は、その方向に対して界の変化がないことを示す。たとえば、ＴＥ１０モードは、偏波回転チャネルまたは導波管の幅が半波長であり、高さ方向に界の変化がないことを示す。通常、接尾数字が０に等しい場合、それぞれの方向における導波管の寸法は、波長の半分より小さい。他の例において、ＴＥ２１モードは、導波管の幅が１波長（すなわち２半波長）であり、高さが１半波長であることを示す。
【００１９】
[0032]  導波管をＴＥモードで動作させる場合、接尾数字は、導波管の各方向に沿った界の最大値の数も示す。たとえばＴＥ１０モードは、導波管が幅方向に１つの電界最大値を有し、高さ方向に最大値を有さないことを示す。他の例において、ＴＥ２１モードは、導波管が幅方向に２つの電界最大値を有し、高さ方向に１つの最大値を有することを示す。
【００２０】
[0033]  アンテナは、レーダシステムの送信側または受信側において用いられ得る。また、追加の偏波回転層は、様々な固有の偏波配向を有するアンテナが無線通信を用いて互いに通信することを可能にし得る。たとえば、垂直偏波を有するアンテナは、水平偏波を有する受信アンテナへ信号を送信し得る。しかし、偏波回転層および導波管出力ポートを含むことによって、受信アンテナは、垂直偏波信号を受信および変換することによって２つの構成要素間の通信を可能にすることができる。
【００２１】
[0034]  いくつかのアプリケーションにおいて、偏波回転層を包含することによって、レーダシステム内の様々なレーダが測定を実行するために様々な偏波を用いることが可能である。そのような性能は、単一のシーンの複数の視点（たとえば水平偏波電磁エネルギの１つおよび垂直偏波電磁エネルギの１つ）を可能にし得る。たとえば、特定の種類の悪天候（たとえば雪、雨、みぞれ、およびひょう）は、レーダシグナリングに悪影響を及ぼすことがある。複数の偏波の使用は、そのような悪影響を緩和させ得る。
【００２２】
[0035]  追加または代替として、様々な偏波を用いる様々なレーダは、レーダシステム内の様々なレーダ間の干渉を防ぎ得る。たとえば、レーダシステムは、合成開口レーダ（ＳＡＲ）機能によって自律車両の移動方向に対して垂直な方向に問い合わせ（すなわち、レーダ信号を送信および／または受信）するように構成され得る。したがってレーダシステムは、車両が通過する路傍物体に関する情報を決定することができる。いくつかの例において、この情報は２次元（たとえば、路傍から様々な物体の距離）であってよい。他の例において、この情報は３次元（たとえば、検出された物体の様々な部分の点群）であってよい。このように車両は、たとえば道路に沿って走行すると同時に路傍を「マップ化」することができる。２つの自律車両が、環境を問い合わせするために（たとえば上述したＳＡＲ技術を用いる）類似したレーダシステムを用いる場合、問い合わせを行うために様々な偏波（たとえば直交偏波）を用い、それによって干渉を防ぐことは、これらの自律車両にも役立ち得る。また、単一の車両が、直交偏波を有する２つのレーダを、各レーダユニットが他方のレーダユニットに干渉しないように操作してよい。
【００２３】
[0036]  いくつかの実施形態において、複数の偏波回転層はカスケード接続され得る。それによって周波数の帯域幅が増加し、これを介して、対応するアンテナを用いて効率的な偏波変換が生じ得る。また、様々な組み合わせのカスケード接続偏波回転層およびカスケード接続偏波回転層内の丸みを帯びた長方形の偏波回転チャネルの様々な寸法が、周波数フィルタリング機構として機能し得る。したがって、関連するアンテナは、測定を実行する特定の周波数帯域における特定の偏波を選択してよく、その結果、干渉を低減し、レーダシステム内の異なる様々なレーダ部品によって用いるための追加のレーダチャネルを提供する追加の方法がもたらされる。
【００２４】
[0037]  ここで図面を参照すると、図１は、実施形態例に係る偏波回転オーバレイ１００のユニットセルを示す。図１に示す偏波回転オーバレイユニットセル１００は、ペグ１０２、貫通穴１０４、および偏波回転チャネル１０６を含む。偏波回転オーバレイユニットセル１００は、たとえばＣＮＣを用いて製造された金属板であってよい。偏波回転オーバレイユニットセル１００は、レーダアンテナまたはレーダシステムの構成要素であってよいが、偏波回転オーバレイユニットセル１００は、他の様々な用途に用いられてもよい。複数の偏波回転オーバレイユニットセル１００は、追加の偏波回転を可能にするために更にカスケード接続され得る。また、カスケード接続偏波回転オーバレイユニットセル１００は、偏波変換が生じ得る周波数帯域幅の増加を可能にし得る。
【００２５】
[0038]  ペグ１０２は、偏波回転オーバレイユニットセル１００が他の構成要素に連結および／または他の構成要素と位置合わせすることを可能にするように構成され得る。たとえばペグ１０２は、偏波回転オーバレイユニットセル１００を、たとえば導波管またはアンテナ（たとえば図４に示すようなホーンアンテナ）など他のレーダ部品におけるアライメント穴と位置合わせしてよい。代替実施形態において、２より多い数のペグ１０２、２より少ない数のペグ１０２があってよく、またはペグ１０２が全くなくてもよい。
【００２６】
[0039]  貫通穴１０４は、ペグ１０２によって行われるものと同様のタスクを行って（たとえば、偏波回転オーバレイユニットセル１００を他の構成要素と連結および／または位置合わせして）よい。たとえばいくつかの実施形態において、貫通穴１０４はネジ式であってよく、貫通穴１０４が締結具によって係止され、偏波回転オーバレイユニットセル１００を他のレーダ部品に連結することを可能にする。図１に示すように、４つの貫通穴１０４が存在する。代替実施形態において、４より多い数の貫通穴１０４、４より少ない数の貫通穴１０４があってよく、または貫通穴１０４が全くなくてもよい。
【００２７】
[0040]  この実施形態において、偏波回転チャネル１０６は、電磁波が偏波回転を受ける偏波回転オーバレイユニットセル１００の構成要素である。偏波回転チャネル１０６の厚さ、およびいくつかの実施形態においてそれに伴う偏波回転オーバレイユニットセル１００全体の本体の厚さは、偏波回転オーバレイユニットセル１００を用いて偏波回転を受けることが予定される１または複数の波長に基づいて定められ得る（たとえば、偏波回転オーバレイユニットセル１００が、７７ＧＨｚの電磁波を用いるレーダアプリケーションで用いられる場合、偏波回転オーバレイユニットセル１００の厚さは約３．９ｍｍ、または約１波長であってよい）。
【００２８】
[0041]  １または複数の取付け点（たとえばペグ１０２または貫通穴１０４）に対する偏波回転チャネル１０６の角度は、偏波回析オーバレイユニットセル１００が電磁波に作用した場合、どの程度の偏波回転が生じるかを定め得る。図１に示す実施形態例において、偏波回転チャネル１０６は、２つのペグ１０２間の直線に対して４５度の角度にある。したがって、たとえば導波管がペグ１０２と一直線上にある場合、偏波回転チャネル１０６を通る電磁波は、４５度の偏波回転を受ける。他の角度（たとえば４４度または４６度）も可能である。
【００２９】
[0042]  いくつかの実施形態において、偏波回転チャネル１０６は、空気以外の材料で充填または部分的に充填され得る。たとえば、偏波回転チャネル１０６内で共振波長を変化させることによって、偏波回転オーバレイユニットセル１００を用いて偏波回転が生じ得る入力波長範囲を変更するために、偏波回転チャネル１０６を充填するために誘電材料が用いられ得る。
【００３０】
[0043]  また、いくつかの代替実施形態において、偏波回転チャネル１０６の形状が変更され得る。たとえば、偏波回転チャネル１０６は、偏波回転オーバレイユニットセル１００と円形導波管との位置合わせを可能にする円形または略円形であってよい。図１に示す実施形態において、偏波回転チャネル１０６は、丸みを帯びた長方形状を有する。幾何学的に、そのような形状は、所与の半径を有する等しい４つの円の凸包をとり、第１の辺長および第２の辺長を有する長方形の４角に４つの円の中心を配置することによって得られる形状として定義され得る。
【００３１】
[0044]  図２は、実施形態例に係る、偏波回転オーバレイ１００のユニットセルおよび導波管２０２を示す。図示するように、図２は、図１に示す（ペグ１０２、貫通穴１０４、および偏波回転チャネル１０６を含む）偏波回転オーバレイユニットセル１００とともに、丸みを帯びた長方形の導波管２０２を含む。丸みを帯びた長方形の導波管２０２および偏波回転オーバレイユニットセル１００は、システム２００を形成する。丸みを帯びた長方形の導波管２０２および偏波回転オーバレイユニットセル１００は、たとえば７７ＧＨｚの周波数を有する電磁波に対応するサイズの特徴を有してよい。電波スペクトルの範囲内または範囲外の他の周波数も可能である。
【００３２】
[0045]  図２に示すように、丸みを帯びた長方形の導波管２０２におけるポートの長端部（たとえば、丸みを帯びた長方形の導波管２０２の長さ）は、偏波回転オーバレイユニットセル１００のペグ１０２間の直線に平行であってよい。このような実施形態において、偏波回転チャネル１０６は、丸みを帯びた長方形の導波管２０２におけるポートの配向に対して４５度の角度にあってよい（他の角度も可能である）。これによってシステム２００は、長方形導波管２０２の基部（たとえば、偏波回転オーバレイユニットセル１００に対向する、丸みを帯びた長方形の導波管２０２の側面におけるポート）における入力偏波に対して角度の分（たとえば４４〜４６度）回転された偏波を有する電磁波を放射するように構成されることができる。他の実施形態において、システム２００は、偏波回転チャネル１０６において特定の偏波を有する電磁波を受け取り、受け入れた電磁偏波の偏波を４４〜４６度の角度だけ回転する（すなわち、送信機ではなく受信機として機能する）ように構成され得る。どちらの構成例においても、システム２００は、構成要素が異なる固有偏波を有する場合でも、レーダシステムの１つの端部（たとえば送信端）における構成要素が、レーダシステムの第２の端部（たとえば受信端）における構成要素と通信することを可能にし得る。たとえば、偏波回転チャネル１０６は、２つの構成要素間の偏波の差に対応する適切な角度に同調され得る。
【００３３】
[0046]  代替実施形態において、丸みを帯びた長方形の導波管２０２は、円形導波管、楕円形導波管、または長方形導波管と置き換えられてよい。そのような実施形態において、偏波回転チャネル１０６は、それに応じて様々な形状（たとえば円形、楕円形、または長方形）に設計され得る。追加または代替として、偏波回転オーバレイユニットセル１００は、フィルタリングによって特定の偏波または周波数を選択するために用いられ得る。そのようなフィルタリングの考慮は、偏波回転チャネル１０６において用いられる形状、サイズ、または充填材料の変化ももたらし得る。また追加の実施形態において、偏波回転チャネル１０６は、円形または楕円形偏波を有する電磁波を送信し、場合によっては変更するように設計され得る。
【００３４】
[0047]  また、偏波回転オーバレイユニットセルは、長方形導波管の頂部における補正アイリスとして機能し得る。たとえば、長方形導波管がいびつである（たとえば、長方形導波管の一面が湾曲している）場合、偏波回転オーバレイユニットセル内の偏波回転チャネルは、長方形導波管の形状を補償するような方法で形成され得る。
【００３５】
[0048]  上述したように、システム２００は、たとえばレーダアンテナまたは無線通信システムの構成要素であってよい。図２に示すシステム２００に関する他の様々なアプリケーションも可能である。そのような代替アプリケーションにおいて、丸みを帯びた長方形の導波管２０２または偏波回転オーバレイユニットセル１００の寸法は、たとえばそれぞれのアプリケーションにおいて用いられる電磁波に対応する所与の波長を考慮するために変更され得る。
【００３６】
[0049]  図３は、実施形態例に係る、偏波回転オーバレイ１００のユニットセルおよび２つの導波管２０２／３０２を示す。図示するように、偏波回転オーバレイユニットセル１００は、図１および図２に示す偏波回転オーバレイユニットセル１００であってよく、導波管２０２は、図２に示す丸みを帯びた長方形の導波管２０２であってよい。図３の実施形態において、導波管２０２は下側導波管２０２と称され、導波管３０２は上側導波管３０２と称され得る。偏波回転オーバレイユニットセル１００、下側長方形導波管２０２、および上側長方形導波管３０２は全体としてシステム３００を構成してよい。図示するように、システム３００は、図２に示すシステム２００と同様であってよいが、偏波回転オーバレイユニットセル１００の下側長方形導波管２０２が設置または固定された側面に対向する、偏波回転オーバレイユニットセル１００の側面に設置または固定された上側長方形導波管３０２が追加される。
【００３７】
[0050]  図示するように、システム３００は、下側長方形導波管２０２の基部における入力偏波に対して、たとえば９０度の偏波回転を有する電磁波を放射するように構成され得る。そのような配置はたとえば、（たとえば、偏波回転オーバレイユニットセル１００の反対側の下側長方形導波管２０２の側面のポートにおける）入力電磁波が出力（たとえば、偏波回転オーバレイユニットセル１００の反対側の上側長方形導波管３０２の側面のポート）において水平ＴＥ１０偏波から垂直ＴＥ１０偏波まで回転されることを可能にし得る。入力と出力との間の他の角度の回転も可能である。
【００３８】
[0051]  あるいは、システム３００は、上側長方形導波管３０２のポートにおいて所与の偏波の電磁波を受け取り、その後、下側長方形導波管２０２の基部におけるポートから回転された偏波を有する電磁波を放出する前に、角度（たとえば７５〜１０５度の角度）にわたり電磁波の偏波を回転するために用いられ得る。
【００３９】
[0052]  いくつかの実施形態において、上側導波管３０２は、たとえば放射アンテナの導波管出力ポートを表してよい。また、下側導波管２０２は、たとえばレーダシステム内の電気回路に接続された導波管アンテナ素子を表してよい。
【００４０】
[0053]  図３に示す実施形態において、上側導波管３０２および下側導波管２０２は、同様の形状およびサイズであってよいが、互いに対する配向が（たとえば８８〜９２度の角度に）回転される。また、垂直軸の周囲の互いに対する回転に加えて、またはその代わりに、上側導波管３０２および下側導波管２０２の一方または両方が、偏波回転オーバレイユニットセル１００の表面の平面に平行である軸に対して回転され得る。代替実施形態において、上側導波管３０２および下側導波管２０２は、異なる長さ、幅、高さ、または形状であってよい。図２に示すシステム２００と同様、上側導波管３０２および下側導波管２０２が互いに同じ形状またはサイズであるかにかかわらず、上側導波管３０２および下側導波管２０２の一方または両方は、丸みを帯びた長方形の導波管ではなく、円形、楕円形、または長方形の導波管であってよい。上側導波管３０２および下側導波管２０２のそれぞれの形状が等しくない場合、それぞれの導波管の寸法は、形状差に対応するように変更され得る（たとえば、下側導波管２０２が丸みを帯びた長方形であり、上側導波管３０２が長方形である場合、下側導波管２０２は、上側導波管３０２が対応するモードと等しいモードに対応するようにわずかに長く、または幅広であってよい）。また他の実施形態において、上側導波管３０２および下側導波管２０２の一方または両方は、他の構成要素（たとえば光子部品または電子部品）に置き換えられてよい。
【００４１】
[0054]  図４は、実施形態例に係る、導波管２０２、偏波回転オーバレイ１００のユニットセル、およびホーンアンテナ４０４を示す。図示するように、偏波回転オーバレイユニットセル１００は、図１、図２、および図３に示す偏波回転オーバレイユニットセルであってよく、導波管２０２は、図２および図３に示す導波管２０２であってよい。偏波回転オーバレイユニットセル１００、導波管２０２、およびホーンアンテナ４０４は全体としてシステム４００を構成してよい。また、システム４００の他の構成要素（すなわち、導波管２０２、偏波回転オーバレイユニットセル１００、およびホーンアンテナ４０４）を互いに連結するために用いられる２つの締結板４０２も、図４に示すシステム４００に含まれる。図示するように、システム４００は、図２に示すシステム２００と同様であってよいが、偏波回転オーバレイユニットセル１００の導波管２０２が固定される側面と対向する側面に固定されたホーンアンテナ４０４が追加される。
【００４２】
[0055]  図４に示すように、偏波回転オーバレイユニットセル１００は、締結板４０２を用いてホーンアンテナ４０４および導波管２０２に取外し可能に連結され得る。締結板４０２はたとえば、半永久的な形式でそれぞれホーンアンテナ４０４および導波管２０２に直接連結（たとえば、ホーンアンテナ４０４および導波管２０２に溶接）され得る。締結板４０２はその後、例えば図示するように、ボルトを用いて、互いに、偏波回転オーバレイユニットセル１００に、またはその両方に取り付けられ得る。ボルトは、図１に示すペグ１０２の代わりに用いられ得る。あるいは、ボルトは、ペグ１０２内に画定されたネジ式ポートまたは貫通穴、またはたとえば図１に示す貫通穴１０４など１または複数の他の貫通穴に挿通され得る。またシステム４００は、締結板４０２を互いに、または偏波回転オーバレイユニットセル１００に固定するために、ナット、ワッシャ、またはその両方を利用してよい。
【００４３】
[0056]  代替実施形態において、システム４００における締結板４０２の使用が必要なくてもよい。たとえば、ホーンアンテナ４０４、導波管２０２、またはその両方は、偏波回転オーバレイユニットセル１００の一部に直接連結（たとえば溶接または固定）され、締結板４０２を用いる必要性が回避されてよい。また他の実施形態において、締結板４０２は、異なる形状（たとえば円形ではなく長方形）であってよい。
【００４４】
[0057]  ホーンアンテナ４０４は、図４に示すシステム４００の放射素子を表す。ホーンアンテナ４０４は、図３に示す上側導波管３０２の代わりに用いられる代替放射素子であってよい。ホーンアンテナ４０４を使用する潜在的利点は、たとえば図３に示す上側導波管３０２などの代替アンテナ放射素子と比較して改善された指向性、帯域幅、および定在波比（ＳＷＲ）を含み得る。代替実施形態において、ホーンアンテナ４０４は、別の形状（たとえば、ピラミッド型ホーンではなく、扇形ホーン、円錐ホーン、指数ホーン、コルゲートホーン、デュアルモード円錐ホーン、斜めホーン、畝付きホーン、隔壁ホーン、または開口制限ホーン）を有してよく、または様々な方法でサイズ決定され得る（たとえば、ホーンアンテナ４０４の出力ポートの幅寸法は、ホーンアンテナ４０４の出力ポートの長さ寸法よりも大きい）。ホーンアンテナ４０４に関するそのような変更は、ホーンアンテナ４０４が、たとえば様々な周波数の電磁波をより効率的に放射し、または様々な偏波に対応する電磁波を放射するために行われ得る。代替実施形態において、図３および図４に示すもの以外に、他の放射素子（たとえばボウタイアンテナまたはコーナーリフレクタアンテナ）も可能である。
【００４５】
[0058]  ホーンアンテナ４０４は、図３に示す上側導波管３０２と同様、導波管２０２の基部におけるポートへ入力された偏波から回転された偏波を有する電磁波を放射する。たとえば、偏波は、８８〜９２度（たとえば、概ね水平ＴＥ１０偏波から概ね垂直ＴＥ１０偏波まで、またはその逆に）回転され得る。
【００４６】
[0059]  図５は、実施形態例に係る、他の偏波回転オーバレイ５００のユニットセルを示す。図１に示す実施形態と同様、図５に示す偏波回転オーバレイユニットセル５００は、ペグ５０２、貫通穴５０４、および偏波回転チャネル５０６を含む。偏波回転オーバレイユニットセル５００は、内部に画定される他の構成要素（たとえば、偏波回転チャネル５０６）および／または表面に画定される他の構成要素（たとえば２つのペグ５０２）を有する、たとえばＣＮＣを用いて製造された金属の板であってよい。偏波回転オーバレイユニットセル５００は、アンテナまたはレーダシステムの構成要素であってよいが、偏波回転オーバレイユニットセル５００は、他の様々なアプリケーションにおいて用いられてもよい。
【００４７】
[0060]  複数の偏波回転オーバレイユニットセル５００は、追加の偏波回転を可能にするために更にカスケード接続され得る。たとえば、各々が偏波回転オーバレイユニットセル５００と同様である９つのカスケード接続偏波回転オーバレイユニットセルは、各々が順にカスケード接続され得る。９つのカスケード接続偏波回転オーバレイユニットセルの各々は、隣接する偏波回転オーバレイユニットセルの偏波回転チャネル５０６から１０度ずれた一連の偏波回転チャネル５０６を有してよい。このように、９つのカスケード接続偏波回転オーバレイユニットセルは、出力電磁波の偏波に対し入力電磁波の偏波を９０度回転させ得る。また、カスケード接続偏波回転オーバレイユニットセルは、偏波変換が生じ得る周波数の帯域幅の増加を可能にし得る。たとえば、カスケード接続偏波回転オーバレイユニットセルのセットは、（許容可能な電磁周波数の観点から）広帯域偏波回転デバイスとして機能し得る。いくつかの実施形態において、そのようなデバイスは、たとえば「Ｅ帯」（すなわち６０〜９０ＧＨｚ）範囲内の周波数を有する任意の電磁波を回転させることが可能であってよい。
【００４８】
[0061]  図１に示す実施形態と同様、ペグ５０２は、偏波回転オーバレイユニットセル５００が他の構成要素と連結および／または位置合わせすることを可能にするように構成され得る。たとえばペグ５０２は、たとえば導波管またはアンテナ（たとえば図４に示すホーンアンテナ４０４）など他のレーダ部品におけるアライメント穴に、偏波回転オーバレイユニットセル５００を位置合わせしてよい。代替実施形態において、２より多い数のペグ５０２、２より少ない数のペグ５０２があってもよく、ペグ５０２が全くなくてもよい。
【００４９】
[0062]  図１に示す実施形態と同様、貫通穴５０４は、ペグ５０２によって行われるタスクと同様のタスクを実行（たとえば、偏波回転オーバレイユニットセル５００を他の構成要素と連結および／または位置合わせ）し得る。たとえばいくつかの実施形態において、貫通穴５０４はネジ式であってよく、貫通穴５０４が締結具によって係止され、偏波回転オーバレイユニットセル５００を他のレーダ部品に連結することを可能にし得る。図５に示すように、４つの貫通穴５０４が存在する。代替実施形態において、４より多い数の貫通穴５０４、４より少ない数の貫通穴５０４があってよく、または貫通穴５０４が全くなくてもよい。
【００５０】
[0063]  偏波回転チャネル５０６は、この実施形態において、電磁波が偏波回転を受ける偏波回転オーバレイユニットセル５００の構成要素である。偏波回転チャネル５０６の厚さ、およびいくつかの実施形態においてそれに伴う偏波回転オーバレイユニットセル５００の本体の厚さは、偏波回転オーバレイユニットセル５００を用いて偏波回転を受けることが予定される１または複数の波長（または波長の一部）に基づいて定められ得る（たとえば、偏波回転オーバレイユニットセル５００が、７７ＧＨｚの電磁波を利用するレーダアプリケーションにおいて用いられる場合、偏波回転オーバレイユニットセル５００の厚さは約３．９ｍｍ、または約１波長であってよい）。
【００５１】
[0064]  １または複数の取付け点（たとえばペグ５０２または貫通穴５０４）に対する偏波回転チャネル５０６の角度は、偏波回転オーバレイユニットセル５００が電磁波に作用する場合、どの程度の偏波回転が生じるかを定めてよい。しかし、図１に示す実施形態とは異なり、図５に示す偏波回転チャネル５０６は、２つのペグ５０２間の直線に垂直な直線に対して１０〜１５度回転される。代替実施形態において他の角度も可能である。上述したように、特に複数の偏波回転オーバレイユニットセル５００がカスケード接続される場合、角度が小さいほど、偏波回転チャネル５０６が偏波を効率的に回転させ得る入来電磁波の周波数帯域幅は大きくなり得る。
【００５２】
[0065]  いくつかの実施形態において、偏波回転チャネル５０６は、空気以外の材料で充填または部分的に充填され得る。たとえば、偏波回転チャネル５０６内で共振周波数を変更することによって、偏波回転オーバレイユニットセル５００を用いて偏波回転が生じ得る入力波長範囲を変更するために、偏波回転チャネル５０６を充填するために誘電材料が用いられ得る。
【００５３】
[0066]  また、いくつかの代替実施形態において、偏波回転チャネル５０６の形状が変更され得る。たとえば、偏波回転チャネル５０６は、偏波回転オーバレイユニットセル５００と円形導波管との位置合わせを可能にする円形または略円形であってよい。図５に示す実施形態において、偏波回転チャネル５０６は、丸みを帯びた長方形状を有する（すなわち、形状は略長方形である）。幾何学的に、そのような形状は、所与の半径を有する等しい４つの円の凸包をとり、第１の辺長および第２の辺長を有する長方形の４角に４つの円の中心を配置することによって得られる形状として定義され得る。
【００５４】
[0067]  追加または代替として、いくつかの実施形態は、単一の円偏波を形成するために２つ以上の縮退モードに作用し得る。そのような実施形態において、オーバレイユニットセルは、入力として直線偏波のみを受け取って円偏波を放出または放射することが可能であり得る。たとえばこれは、偏波回転チャネルの形状が、低偏心率を有する楕円形、台形、またはほぼ等しい辺長を有する長方形である実施形態において生じ得る。
【００５５】
[0068]  図６は、実施形態例に係る、他の偏波回転オーバレイ５００のユニットセルおよび２つの導波管６０２／６０４を示す。図示するように、偏波回転オーバレイユニットセル５００は、図５に示す偏波回転オーバレイユニットセル５００であってよい。図６の実施形態において、導波管６０２／６０４は、それぞれ上側導波管６０４および下側導波管６０２と称され得る。偏波回転オーバレイユニットセル５００、下側導波管６０２、および上側導波管６０４は全体としてシステム６００を構成してよい。図示するように、システム６００は、図３に示すシステム３００と同様であってよい。ただし、主な相違は、偏波回転オーバレイユニットセル５００および下側導波管６０２に対する上側導波管６０４の配向である。図６に示すように、上側導波管６０４は、下側導波管６０２から垂直軸に関し（図３に示すように概ね９０度ではなく）概ね３０度角度オフセットされる。他のシステムおよび導波管に関して上述したように、図６に示すシステム６００は、他の様々な角度の偏波回転をもたらすために複数回カスケード接続され得る（たとえば、概ね９０度偏波を回転させるためにシステム６００の３つのインスタンスがカスケード接続され得る）。
【００５６】
[0069]  上述したように、システム６００は、たとえば下部長方形導波管６０２の基部における入力偏波に対して３０度の偏波回転を有する電磁波を放射するように構成され得る。そのような配置は、（たとえば、偏波回転オーバレイユニットセル１００の反対側にある下側導波管６０２の側面のポートにおける）入力電磁波が、たとえば出力（たとえば、偏波回転オーバレイユニットセル１００の反対側にある上側導波管６０４の側面におけるポート）において１つのＴＥ１０偏波から別のＴＥ１０偏波まで回転されることを可能にし得る。入力と出力との間の他の角度の回転も可能である。
【００５７】
[0070]  あるいは、システム６００は、上側導波管６０４のポートにおいて所与の偏波の電磁波を受け取り、その後、下側導波管６０２の基部におけるポートから回転された偏波を有する電磁波を放出する前に角度（たとえば２５〜３５度の角度）にわたり電磁波の偏波を回転させるために用いられ得る。
【００５８】
[0071]  いくつかの実施形態において、上側導波管６０４は、たとえば放射アンテナの導波管出力ポートを表してよい。また、下側導波管６０２は、たとえばレーダシステム内の給電導波管または電気回路に接続された導波管アンテナ素子を表してよい。
【００５９】
[0072]  図６に示す実施形態において、上側導波管６０４および下側導波管６０２は同様の形状およびサイズであってよいが、互いに対する配向が（たとえば２５〜３５度の角度に）回転される。また、垂直軸の周囲の互いに対する回転に加えて、またはその代わりに、上側導波管６０４および下側導波管６０２の一方または両方が、偏波回転オーバレイユニットセル５００の表面の平面に平行である軸に対して回転され得る。代替実施形態において、上側導波管６０４および下側導波管６０２は、異なる長さ、幅、高さ、または形状であってよい。また、上側導波管６０４および下側導波管６０２が互いに同じ形状またはサイズであるかにかかわらず、上側導波管６０４および下側導波管６０２の一方または両方は、丸みを帯びた長方形の導波管ではなく、円形、楕円形、または長方形の導波管であってよい。上側導波管６０４および下側導波管６０２のそれぞれの形状が等しくない場合、それぞれの導波管の寸法は、形状差に対応するように変更され得る（たとえば、下側導波管６０２が丸みを帯びた長方形であり、上側導波管６０４が長方形である場合、下側導波管６０２は、上側導波管６０４が対応するモードと等しいモードに対応するようにわずかに長く、または幅広であってよい）。
【００６０】
[0073]  図７は、実施形態例に係る偏波回転層７００を示す。図７に示す偏波回転層７００は、内部に画定された複数の偏波回転チャネル７０２を有する。偏波回転チャネル７０２は、偏波回転チャネルのアレイを形成してよい。各偏波回転チャネル７０２は、図１に示す偏波回転チャネル１０６と同様であってよい。また、偏波回転層７００は、たとえば図９に示すアンテナ９００などのアンテナ（たとえばレーダアンテナ）とともに使用するために設計され得る。
【００６１】
[0074]  図示するように、偏波回転チャネル７０２は、偏波回転層７００内でアレイ状の形式で画定され得る。偏波回転チャネル７０２は更に、たとえば偏波回転層７００の配向に対して４４〜４６度（たとえば４５度）の角度であってよい。他の角度も可能である。また、図７に示す実施形態は、偏波回転チャネル７０２の各々が偏波回転層７００に対して同様の配向を有するものとして示すが、必ずしもそうでなくてもよい。代替実施形態において、偏波回転チャネル７０２は、不規則に配置され、または互いに異なる角度を有してよい。いくつかのデバイスまたはシステムにおいて、偏波回転層７００を用いて生じ得る偏波回転は、デバイス／システム内の全領域に関して等方性でなくてもよい。
【００６２】
[0075]  図７に示すように、偏波回転チャネル７０２はスタジアム形状を有する。幾何学的に、スタジアム（すなわちディスコレクタングルまたはオブラウンド）は、一対の対辺に半円を有する長方形として定義される。ただし、偏波回転チャネル７０２は、様々な代替形状（たとえば楕円形、円形、丸みを帯びた長方形、または長方形）またはサイズ（たとえば様々な半径、長さ、幅など）を有してよい。また、偏波回転チャネル７０２は、互いに同じサイズまたは形状でなくてもよい。偏波回転層７００に対する回転の角度と同様、偏波回転チャネル７０２は、様々な形状およびサイズを有してよく、場合によっては偏波回転層７００に関して不規則な間隔で配置されてよい。また、偏波回転層７００の厚さは、実施形態ごとに様々であってよい。たとえば、偏波回転層７００の厚さは、偏波回転層７００が設計された目的である関連電磁波の半波長から全波長（たとえば、７７ＧＨｚの関連周波数を有する入来電磁波の偏波を回転させるために設計された偏波回転層７００の場合、１．４５〜３．９ｍｍ）であってよい。
【００６３】
[0076]  追加または代替として、偏波回転層７００は、フィルタリングによって特定の偏波または周波数を選択するために用いられ得る。そのようなフィルタリングの考慮は、偏波回転チャネル７０２において用いられる形状、サイズ、または充填材料の変化ももたらし得る。他の実施形態において、偏波回転チャネル７０２は、円形または楕円形偏波を有する電磁波を伝送し、場合によっては変更するように設計され得る。
【００６４】
[0077]  図８Ａは、実施形態例に係るアンテナ例の波放射ダブレットの例を示す。アンテナ例は、実施形態例において、ラジオ波を放射または受信するために用いられ得る。具体的には、図８Ａは、ＤＯＥＷＧ８００の例の断面を示す。ＤＯＥＷＧ８００は、水平フィード（すなわちチャネル）、垂直フィード（すなわちダブレット首部）、および導波部材８０４を含んでよい。垂直フィードは、水平フィードから、各々がＤＯＥＷＧ８００から電磁波の少なくとも一部を放射するように構成された２つの出力ポート８０２へエネルギを結合するように構成され得る。いくつかの実施形態において、入力ポートから最も遠いＤＯＥＷＧは、位置８０６にバックストップを含んでよい。最後のＤＯＥＷＧより前にあるＤＯＥＷＧは、位置８０６において単純に開放状態であってよく、電磁波は位置８０６を通って次のＤＯＥＷＧへ伝搬してよい。たとえば、複数のＤＯＥＷＧは直列に接続され、水平フィードは（図８Ｂに示すように）複数のＤＯＥＷＧに共通である。図８Ａは、放射素子に結合する電磁信号の振幅および／または位相を同調するために調整され得る様々なパラメータを示す。
【００６５】
[0078]  たとえばＤＯＥＷＧ８００などのＤＯＥＷＧを同調するために、垂直フィード幅ｖｆｅｅｄ＿ａおよび段８０４の様々な寸法（たとえばｄｗ、ｄｘ、およびｄｚｌ）は、ＤＯＥＷＧ８００から放射したエネルギの様々な部分を実現するために同調され得る。段８０４は、水平フィードを通り垂直フィードへ伝搬する電磁波の一部を反射するので、反射部品とも称され得る。また、いくつかの例において、反射部品の高さｄｚｌは負であってよい。すなわち、段８０４は、水平フィードの底面より下へ伸長してよい。同様の同調機構が、オフセットフィードを同調するために用いられてもよい。たとえば、オフセットフィードは、放射素子に関して上述したように、垂直フィード幅ｖｆｅｅｄ＿ａおよび段の様々な寸法（たとえばｄｗ、ｄｘ、およびｄｚｌ）のいずれかを含んでよい。
【００６６】
[0079]  いくつかの例において、ＤＯＥＷＧ８００の各出力ポート８０２は、関連する位相および振幅を有してよい。各出力ポート８０２に関する所望の位相および振幅を実現するために、様々な幾何学的要素が調整され得る。上述したように、段（反射部品）７０４は、垂直フィードを通る電磁波の一部を方向付け得る。それぞれのＤＯＥＷＧ８００の各出力ポート８０２に関連する振幅を調整するために、各出力ポート８０２に関連する高さが調整され得る。また、各出力ポート８０２に関連する高さは、出力ポート８０２のこの供給部の高さまたは深さであってよい。
【００６７】
[0080]  図８Ａに示すように、高さｄｚ２および高さｄｚ３は、２つの出力ポート８０２に対して振幅を制御するために調整され得る。図９の実施形態などいくつかの実施形態において、２つの出力ポート８０２（図９における所与の参照番号９０２）は、導波管のような形状であって導波管として機能し、電磁波を放射または受信するために更に役立ち得るので、導波管アンテナ素子（たとえば図９に示す導波管アンテナ素子９０２）とも称され得る。高さｄｚ２および高さｄｚ３に対する調整は、ダブレット首部（たとえば図８Ａの垂直フィード）の物理的寸法を変更させ得る。ダブレット首部は、高さｄｚ２および高さｄｚ３に基づく寸法を有してよい。したがって、高さｄｚ２および高さｄｚ３は、様々なダブレットに関して変更され、ダブレット首部の寸法（すなわち、ダブレット首部の少なくとも一片の高さ）は変わってよい。一例において、高さｄｚ２は高さｄｚ３よりも大きいので、高さｄｚ２に関連する（すなわち高さｄｚ２に隣接した位置にある）出力ポート８０２は、高さｄｚ３に関連する出力ポート８０２によって放射される信号の振幅よりも大きい振幅で放射してよい。
【００６８】
[0081]  また、各出力ポート８０２に関連する位相を調整するために、各出力ポート８０２に関して段が設けられ得る。高さにおける段は、それぞれの段に関連する出力ポート８０２によって放射される信号の位相を変化させ得る。したがって、各出力ポート８０２に関連する高さおよびそれぞれの段の両方を制御することによって、出力ポート８０２によって伝送される信号の振幅および位相の両方が制御され得る。様々な実施形態において、段は、たとえば上り段および下り段の組み合わせなど、様々な形式であってよい。また、段の数は、位相を制御するために増減され得る。
【００６９】
[0082]  上述した幾何学形状に関する調整は、導波管に接続するオフセットフィードの幾何学形状を調整するためにも用いられ得る。たとえば、システムの放射特性を調整するために、高さ、幅、および段が調整され、またはオフセットフィードに加えられ得る。インピーダンス整合、位相制御、および／または振幅制御は、オフセットフィードの幾何学形状を調整することによって実現され得る。
【００７０】
[0083]  図８Ｂは、実施形態例に係る、アンテナ８５０の例のオフセットフィード導波管部分８５６の例を示す。図８Ｂに示すように、導波管８５４は、（８５２Ａ〜８５２Ｅとして示される）複数の放射素子およびオフセットフィード８５６を含んでよい。複数の放射素子は図８Ｂにおいてダブレットとして示されるが、他の放射構造も用いられ得る。たとえば、シングレット、および導波管に結合され得る他の任意の放射構造が用いられてもよい。
【００７１】
[0084]  導波管８５４は、導波管８５４の様々な放射素子８５２Ａ〜Ｅへ電磁力を方向付けるように構成された様々な形状および構造を含んでよい。導波管８５４を通って伝搬する電磁波の一部は、様々な凹型導波部材および凸型導波部材によって分割および方向付けされ得る。図８Ｂに示す導波部材のパターンは、導波部材の一例である。特定の実装に基づいて、導波部材は、様々なサイズ、形状、および位置を有してよい。また、導波管は、導波管端部８６０Ａおよび８６０Ｂが同調短絡であるように設計され得る。たとえば、導波管端部の幾何学形状は、導波管端部８６０Ａおよび８６０Ｂが同調短絡として作用するように調整され得る。
【００７２】
[0085]  導波管８５４のそれぞれの放射素子８５２Ａ〜Ｅの１つの各接合部において、接合部は、双方向電力分割器と考えられ得る。電磁力の何割かは、それぞれの放射素子８５２Ａ〜Ｅの首部に結合してよく、残りの電磁力は、継続して導波管へ伝搬してよい。各放射素子８５２Ａ〜Ｅの様々なパラメータ（たとえば首幅、高さ、および段）を調整することによって、電磁力のそれぞれの割合が制御され得る。したがって、各放射素子８５２Ａ〜Ｅの幾何学形状は、所望の電力テーパを実現するために制御され得る。その結果、オフセットフィードの各々および各放射素子８５２Ａ〜Ｅの幾何学形状を調整することによって、それぞれの導波管および関連する放射素子に関する所望の電力テーパが実現され得る。
【００７３】
[0086]  電磁エネルギは、導波管フィード８５６を介して導波管８５４内へ注入され得る。導波管フィード８５６は、いくつかの実施形態において、下部金属層におけるポート（たとえば貫通穴）であってよい。電磁信号は、アンテナユニットの外側から導波管フィード８５６を通って導波管８５４内へ結合され得る。電磁信号は、たとえば印刷回路基板、別の導波管、または他の信号源など、アンテナユニットの外側に位置する構成要素から到来してよい。いくつかの例において、導波管フィード８５６は、（たとえば図９および図１０に示すような）導波管の別の分割回路に結合され得る。
【００７４】
[0087]  いくつかの例において、本システムは、２つのモードのどちらかで動作してよい。第１のモードにおいて、システムは、送信源から電磁エネルギを受け取ってよい（すなわち、システムは送信アンテナとして動作してよい）。第２のモードにおいて、システムは、処理のためにシステムの外側から電磁エネルギを受け取ってよい（すなわち、システムは受信アンテナとして動作してよい）。第１のモードにおいて、システムは、導波管フィードにおいて電磁エネルギを受け取り、複数の放射素子による伝送のために電磁エネルギを分割し、分割した電磁エネルギを放射素子によって放射してよい。第２のモードにおいて、システムは、複数の放射素子において電磁エネルギを受け取り、受け取った電磁エネルギを結合し、結合した電磁エネルギを更なる処理のためにシステム外へ結合してよい。
【００７５】
[0088]  他の形状および寸法の導波管チャネル、導波管チャネルの一部、導波管チャネルの側面、導波部材なども可能であることを理解すべきである。いくつかの実施形態において、長方形状の導波管チャネルは製造するために非常に便利であり得るが、等しいまたは更なる利便性をもって導波管チャネルを製造するために既知または未知の他の方法が実行されてもよい。
【００７６】
[0089]  図９は、実施形態例に係る、導波管アンテナ素子９０２のアレイを示す。導波管アンテナ素子９０２、および図９に示す対応する給電導波管のサイズおよび形状は、導波管アンテナ素子９０２のアレイが動作するように設計された所与の電磁周波数（たとえば７７ＧＨｚ）および／または偏波（たとえば水平ＴＥ１０偏波）に対応してよい。図示された他の構成要素とともに、導波管アンテナ素子９０２は、アンテナシステム９００の一部であってよい。導波管アンテナ素子９０２は、図９に示すように、アレイに配置され得る。また、導波管アンテナ素子９０２のアレイは、図８に示すように個々のアンテナ８５０のグループに配置され得る。特に、図９に示す実施形態は、図８に示すアンテナ８５０の６つのインスタンスを含み、その結果、導波管アンテナ素子９０２の６×１０のアレイが生じる。他の数の導波管アンテナ素子９０２および／またはアンテナ８５０も可能である。アンテナシステム９００はたとえば、レーダまたは無線通信システムの送信端および／または受信端にあってよい。また、アンテナシステム９００の２つのインスタンスは、送信／受信システム（たとえば無線通信システム）を形成するために互いに関連して用いられ得る。また、アンテナシステム９００は、ＴＥ１０導波管モードにおいて電磁波を放射および／または受信するように設計され得る。
【００７７】
[0090]  図９に示すアンテナ８５０のグループに配置された導波管アンテナ素子９０２に加えて、アンテナシステム９００は更に、位相調整部９１０および導波管入力９１２を含んでよい。導波管入力９１２は、いくつかの実施形態において、電磁波源（たとえばレーダ源）に接続され得る。位相調整部９１０はたとえば、電磁波入力９１２へ入力された電磁波に関連する位相を調整してよい。これにより、信号を送信する時に導波管アンテナ素子９０２の各々に適切な位相が分配されることが可能である。また、位相調整部９１０は、アンテナ８５０の複数のインスタンスに関連する複数の給電導波管に入来電磁波の電力を分割するように構成され得る。
【００７８】
[0091]  いくつかの実施形態において、上述したように、アンテナシステム９００は、共通導波管入力９１２に接続された一連の独立アンテナ８５０を含んでよい。独立アンテナ８５０ではなく、アンテナ８５０は、図９に示すように単一アンテナユニットとして機能してよい。アンテナシステム９００が独立アンテナを表す場合も単一アンテナユニットを表す場合も、導波管アンテナ素子９０２は、電磁波を放射および／または電磁波を受信するために機能してよい。放射および／または受信された電磁波は、図８に関して説明したように、対応する導波管の水平および垂直フィードへ伝送され得る。
【００７９】
[0092]  図１０は、実施形態例に係る、導波管アンテナ素子９０２のアレイおよび偏波回転層７００を示す。いくつかの実施形態において、導波管アンテナ素子９０２のアレイは、業界標準（たとえば自動車業界標準）に従って設計され、偏波回転層７００は、その業界標準に対応するように設計され得る。あるいは、導波管アンテナ素子９０２のアレイおよび対応する偏波回転層７００は、１または複数の特定のアプリケーションのために設計され得る。集合的に、導波管アンテナ素子９０２のアレイおよび偏波回転層７００は、アンテナ１０００を構成してよい。いくつかの実施形態において、図１０に示す実施形態におけるように、アンテナ１０００は更に、図９に示す位相調整部９１０および／または導波管入力９１２を含んでよい。図１０の実施形態例において、偏波回転層７００の厚さは、アンテナ１０００が送信または受信するように設計された電磁波の波長厚さより小さくて（たとえば、４分の１波長〜全波長であって）よい。他の厚さも可能である。また、アンテナ１０００は、ＴＥ１０導波管モードにおいて電磁波を放射または受信するように設計され得る。
【００８０】
[0093]  図１０に示す実施形態において、偏波回転層７００内に画定された偏波回転チャネル７０２は、導波管アンテナ素子９０２によって放出された偏波を回転させるために機能してよい。その結果、アンテナ１０００によって放射された電磁波は、導波管アンテナ素子９０２によって出力された偏波に対して回転された偏波であってよい。追加または代替として（たとえばアンテナ１０００がレーダシステムまたは無線通信システム内で受信機として動作する場合）、偏波回転層７００内に画定された偏波回転チャネル７０２は、導波管アンテナ素子９０２へ電磁波を伝送する前に受信電磁波に関連する偏波を回転させるために機能してよい。たとえばいくつかのレーダシステムにおいて、送信機は、図１０に示すアンテナ１０００と同様に構成され得る。そのような送信機は、図１０に示すアンテナ１０００と同様に構成された受信機と通信してよい。
【００８１】
[0094]  図１０に示すように、上述した例のいずれにおいても（すなわち、アンテナ１０００が送信機として動作しても受信機として動作しても）、偏波回転チャネル７０２によって放射または受容される偏波は、導波管アンテナ素子９０２に対して角度を有してよい。この対応角度は、たとえば４４〜４６度（たとえば４５度）であってよい。様々な実施形態において、様々な代替角度が用いられてもよい。また他の実施形態において、偏波回転チャネル７０２の全てが導波管アンテナ素子９０２に対して同じ角度に配置される必要はない。これによりたとえば、対応するアンテナが様々な偏波を有する電磁波を放射および受信することが可能である。また他の実施形態において、偏波回転チャネル７０２の全てが互いに同じサイズおよび形状である必要はない。これによりたとえば、対応するアンテナが、（たとえば偏波回転チャネル７０２がスタジアム形状ではなく円形である場合）様々な偏波および／または（たとえば偏波回転チャネル７０２が様々な周波数で共振するようなサイズである場合）様々な周波数を有する電磁波を放射および受信することが可能である。また、偏波回転チャネル７０２の１または複数は、材料（たとえば誘電材料）で充填されてよく、それによって対応する偏波回転チャネル７０２を通って伝搬し得る関連電磁波の特性の１または複数（たとえば共振周波数）が更に変更され得る。
【００８２】
[0095]  代替実施形態において、２つ以上の偏波回転層７００が、導波管アンテナ素子９０２の上面にカスケード接続され得る。導波管アンテナ素子９０２の上面にカスケード接続された複数の偏波回転層７００が存在する場合、対応する偏波回転チャネル７０２は、対応するアンテナによって電磁波が放射または受信され得る周波数帯域幅の増加をもたらし得る。また、複数の偏波回転層７００のカスケード接続により、放射または受信される偏波の角度は、図１０に示す角度より大きくまたは小さくすることが可能である。たとえば、代替アンテナは、２つのカスケード接続偏波回転層を有してよい。第１層は、導波管アンテナ素子９０２のアレイに対して２０〜２５度の角度にあってよく、第２層は、第１層に対して２０〜２５度の角度にあってよい。この場合、電磁波が受ける偏波回転の角度（すなわち４５度）は図１１の実施形態と同じであるが、帯域幅は増加され得る。
【００８３】
[0096]  図１０に示すアンテナ１０００の設計は、２つの個別のアンテナ間の干渉を低減するためにも機能し得る。たとえば、レーダシステムは、類似した設計を有する２つのアンテナを利用し得るが、一方のアンテナの偏波回転層内の偏波回転チャネルは、他方のアンテナの偏波回転層内の偏波回転チャネルに直交する角度に回転される。代替例において、２つの個別のアンテナは、（たとえば、逆方向に移動する車両上にアンテナが同じ配向に設置された場合）互いに平行な角度に配向され向かい合った偏波回転チャネルを備える偏波回転層を有してよい。上記方法のいずれも、２つのアンテナが直交偏波を利用することによって干渉を低減し得る。したがって、２つのアンテナ間に交差偏波分離が生じ得る。たとえば、一方のアンテナによる信号出力は、他方のアンテナの偏波回転層を通って伝送されると４０ｄＢ（デシベル）も減衰され得る。
【００８４】
[0097]  図１１は、実施形態例に係る、導波管アンテナ素子９０２のアレイ、偏波回転層７００、および導波管出力ポート１１０２のアレイを示す。図示するように、図１１に示す実施形態は、図１０に示す実施形態に類似し得るが、導波管出力ポート１１０２のアレイが追加される。導波管アンテナ素子９０２のアレイ、偏波回転層７００、および導波管出力ポート１１０２のアレイは、位相調整部９１０および導波管入力９１２に加えて、アンテナ１１００を形成してよい。また、アンテナ１１００は、ＴＥ１０導波管モードにおいて電磁波を放射または受信するように設計され得る。
【００８５】
[0098]  アンテナ１１００は、様々な目的（たとえば、レーダまたは無線通信を用いる自律車両におけるナビゲーション）のために電磁波（たとえば電波）を送信および／または受信するために用いられ得る。代替実施形態において、アンテナ１１００は、より多いまたは少ない数の導波管アンテナ素子９０２、導波管出力ポート１１０２、および／または偏波回転チャネル７０２を有してよい。追加または代替として、アンテナ１１００は、位相調整部９１０または導波管入力９１２を有さなくてもよい。たとえば、個々の導波管アンテナ素子９０２の１または複数が、位相調整部９１０および導波管入力９１２に接続された給電導波管ではなく光子または電子源（複数も可）によって給電され得る。
【００８６】
[0099]  図１１の実施形態において、導波管アンテナ素子９０２は、たとえば電磁波を出力してよい。これらの電磁波はその後、偏波回転チャネル７０２へ伝搬してよい。偏波回転チャネル７０２はその後、定められた角度（たとえば４５度）だけ関連電磁波の偏波を回転させるように機能してよい。ここで中間偏波を有する電磁波はその後、導波管出力ポート１１０２へ伝送され得る。導波管出力ポート１１０２は、偏波回転チャネル７０２から導波管出力ポート１１０２へ伝送される任意のエバネッセント波が、導波管出力ポート１１０２の端部に位置する放射ポートに到達する前に十分に減衰されることを確実にするために、十分な長さに設計され得る。電磁波は、導波管出力ポート１１０２へ入ると、他の偏波回転を（たとえば追加の４５度だけ）受けてよい。ここで導波管アンテナ素子９０２に対して所与の角度だけ回転された偏波を有する（たとえば４５または９０度回転された偏波を有し、その結果、入力偏波が出力偏波に直交する）関連電磁波は、その後、導波管出力ポート１１０２を出ると環境に放射され得る。このプロセスは、同じアンテナ１１００を用いて電磁波を受信するために疑似反転的に生じてもよい（たとえば、導波管出力ポート１１０２によって電磁波が受信され、偏波回転チャネル７０２へ入ると偏波が回転され、導波管アンテナ素子９０２へ入ると再び偏波が回転され、その後、２回偏波が回転された電磁波が、アンテナに取り付けられた１または複数のデバイスへ伝送される）。
【００８７】
[00100]  いくつかの実施形態において、図１１に示すように、アレイ内の導波管アンテナ素子９０２の数、偏波回転層７００内に画定された偏波回転チャネル７０２の数、およびアレイ内の導波管出力ポート１１０２の数は全て同じである。代替実施形態において、偏波回転チャネル７０２よりも多いまたは少ない数の導波管出力ポート１１０２があってよく、これは導波管アンテナ素子９０２の数より多いまたは少ない数であってよい。また、導波管出力ポート１１０２のアレイの配置は、図１１に示すように、偏波回転チャネル７０２の配置に対応しなくてもよい。いくつかの実施形態において、たとえば、導波管出力ポート１１０２のアレイは、偏波回転チャネル７０２の間隔と異なる間隔、または不規則な間隔で配置され得る。
【００８８】
[00101]  図１１に示すように、導波管出力ポート１１０２の各々は、基礎をなす偏波回転チャネル７０２に対して同じ程度（たとえば４４〜４６度）回転される。また、偏波回転チャネル７０２の各々は、基礎をなす導波管アンテナ素子９０２に対して同じ程度（たとえば４４〜４６度）回転される。よって、図１１のアンテナ１１００において、導波管出力ポート１１０２の各々は、基礎をなす導波管アンテナ素子９０２に対して等しい程度（たとえば８８〜９２度）回転される。図１１に示す角度以外の角度も可能である。たとえば、偏波回転チャネル７０２と導波管アンテナ素子９０２との間の角度は１５度であり、偏波回転チャネル７０２と導波管出力ポート１１０２との間の角度は１５度であり、その結果、導波管出力ポート１１０２と導波管アンテナ素子９０２との間の角度は３０度であってよい。
【００８９】
[00102]  代替実施形態において、偏波回転チャネル７０２および／または導波管アンテナ素子９０２に対する導波管出力ポート１１０２の回転は、導波管出力ポートごとに様々であってよい（たとえば、１つの導波管出力ポートは、基礎をなす導波管アンテナ素子に対して７５度回転され、他の導波管出力ポートは、基礎をなす導波管アンテナ素子に対して９０度回転される）。そのような変化により、たとえばアンテナ１１００によって複数の偏波角が放出される。また、そのような角度の変化により、そのような差に対応するように、対応するアレイ内の導波管出力ポートの配置または対応する様々な導波管出力ポートのサイズ／形状が変更され得る。
【００９０】
[00103]  また、上述したように、導波管出力ポート１１０２の１または複数は、追加または代替として、（偏波回転層７００の平坦表面に垂直な垂直軸の周囲を回転するのではなく）偏波回転層７００の平坦表面に平行な軸の周囲を回転してよい。これにより、たとえばアンテナ１００の指向性が可能になり得る。
【００９１】
[00104]  図１１に示すように、導波管出力ポート１１０２は、丸みを帯びた長方形として形成される。また、図１１に示す出力ポート１１０２に関連する寸法は、アンテナ１１００によって送信および／または受信される特定の波長（たとえば、７７ＧＨｚの周波数を有する電磁波に関連する波長）の電磁波に対応してよい。ただし、導波管出力ポート１１０２の１または複数は、別の形状および／またはサイズの出力ポート（たとえばホーンアンテナまたは略円形導波管）に置き換えられてもよい。また、導波管出力ポート１１０２は、追加または代替として、空気以外の材料（たとえば誘電材料）で全体的または部分的に充填されてもよい。これらの要件（たとえば導波管出力ポート１１０２の形状、サイズ、または充填材）のいずれかは、他の要件と同様、アンテナ１１００に関連するフィルタリング特性を向上または減少させ得る。たとえば、導波管出力ポート１１０２の１または複数が誘電材料で充填された場合、それぞれの導波管出力ポート（複数も可）１１０２に関連する共振周波数が変更され、それぞれの導波管出力ポート（複数も可）１１０２を通る特定の波長の送信を増大または減少させ得る。
【００９２】
[00105]  上記と類似して、複数の層の導波管出力ポート１１０２アレイがカスケード接続され得る。これにより、たとえばアンテナ１１０２によって効率的に用いられ得る周波数の帯域幅が増加し得る。また、そのようなカスケード接続は、導波管出力ポート１１０２と導波管アンテナ素子９０２との間の角度を増減させ得る。追加または代替として、偏波回転層７００と導波管出力ポート１１０２アレイ層との交互の層は、同様の効果をもたらすためにカスケード接続され得る。たとえば、代替アンテナ設計は、導波管アンテナ素子のアレイ、次に２つの偏波回転層、次に導波管出力ポートのアレイを含んでよい。そのような設計において、追加の偏波回転を実行する一連の各層間には角度があってよい（たとえば、第１の偏波回転層における偏波回転チャネルは、導波管アンテナ素子のアレイに対してたとえば２５〜３５度の角度にあり、第２の偏波回転層における偏波回転チャネルは、第１の偏波回転層における偏波回転チャネルに対してたとえば２５〜３５度の別の角度にあり、導波管出力ポートのアレイは、第２の偏波回転層における偏波回転チャネルに対してたとえば２５〜３５度のまた別の角度にある）。また、そのようなカスケード接続層における導波管出力ポート１１０２および／または偏波回転チャネル７０２の角度、サイズ、形状、分布、または数は、層ごとに様々であってよい。
【００９３】
[00106]  図１２は、実施形態例に係る、電磁波を放射する方法１２００を示す。方法１２００は、いくつかの実施形態例において、図１１に示すアンテナ１１００を用いて実行され得る。また、方法１２００は、いくつかの実施形態例において、電磁波を（放射するのではなく）受信するために疑似反転的に実行され得る。方法１２００は、たとえば自律車両に搭載されたレーダシステムを用いて自律車両のナビゲーションを補助するために実行され得る。あるいは方法１２００は、無線通信技術を用いて通信するために実行され得る。
【００９４】
[00107]  ブロック１２０２において、方法１２００は、第１のアレイにおける複数の導波管アンテナ素子から第１の偏波を有する電磁波を放出することを含む。第１のアレイにおける導波管アンテナ素子は、たとえば図９に示す導波管アンテナ素子９０２のアレイに類似してよい。
【００９５】
[00108]  ブロック１２０４において、方法１２００は、第２のアレイに配置された複数の導波管出力ポートと導波管アンテナ素子との間に配置された偏波回転層内に画定されたチャネルによって、第１の偏波を有する電磁波を受け取ることを含む。チャネルは、導波管アンテナ素子に対して第１の角度に配向され得る。第１の角度は、たとえば４４〜４６度（たとえば４５度）であってよい。また、偏波回転層およびチャネルはそれぞれ、たとえば図に示す偏波回転層７００および偏波回転チャネル７０２であってよい。また、導波管出力ポートは、たとえば図１１に示す導波管出力ポート１１０２であってよい。
【００９６】
[00109]  ブロック１２０６において、方法１２００は、偏波回転層内に画定されたチャネルによって、中間偏波を有する電磁波を伝送することを含む。
【００９７】
[00110]  ブロック１２０８において、方法１２００は、導波管出力ポートによって、中間偏波を有する電磁波を受け取ることを含む。導波管出力ポートは、チャネルに対して第２の角度に配向され得る。第２の角度は、たとえば４４〜４６度（たとえば４５度）であってよい。
【００９８】
[00111]  ブロック１２１０において、方法１２００は、導波管出力ポートによって、第２の偏波を有する電磁波を放射することを含む。第２の偏波は第１の偏波と異なってよい。第２の偏波は、中間偏波とも異なってよい。また、第１の偏波は、中間偏波と異なってよい。第１の偏波、中間偏波、および第２の偏波はそれぞれ、水平ＴＥ１０偏波、水平と垂直との間の４５度の角度におけるＴＥ１０偏波、および垂直ＴＥ１０偏波であってよい。
【００９９】
[00112]  他の形状および寸法の導波管チャネル、導波管チャネルの一部、導波管チャネルの側面、導波部材なども可能であることを理解すべきである。いくつかの実施形態において、長方形状または丸みを帯びた長方形状の導波管チャネルは製造するために非常に便利であるが、等しいまたは更なる利便性をもって導波管チャネルを製造するために既知または未知の他の方法が実行されてもよい。
【０１００】
[00113]  また、図に示す様々な要素の他のレイアウト、配置、数量、またはサイズも可能であることを理解すべきである。たとえば、アンテナまたはアンテナシステムの所与のアプリケーションが、図に示す偏波回転オーバレイユニットセルの様々な加工部分に関する適切な寸法およびサイズ（たとえばチャネルサイズ、金属層の厚さなど）および／または本明細書で説明されるアンテナ（複数も可）およびアンテナシステム（複数も可）の他の加工（または非加工）部分／部品に関する適切な寸法およびサイズを決定し得ることを理解すべきである。たとえば上述したように、いくつかのレーダシステムの例は、ミリメートル電磁波長に対応する７７ＧＨｚの電磁波周波数で動作するように構成され得る。この周波数において、装置のチャネル、ポートなどは、７７ＧＨｚ周波数に適した所与の寸法であってよい。他のアンテナ例およびアンテナアプリケーションも可能である。
【０１０１】
[00114]  また、「アンテナ」という用語は、電磁スペクトルの無線周波数範囲内の電磁波のみに関するアプリケーションに限定されるものではない。「アンテナ」という用語は、本明細書において、任意の電磁波を送信および／または受信することができるデバイスを幅広く表すために用いられる。たとえば、本明細書で説明されるアンテナまたはアンテナの構成要素のいずれかは、光学的光を伝送および／または受光することが可能であってよい。加えて、本明細書で説明されるアンテナまたはアンテナの構成要素のいずれかは、光源（たとえば光ファイバまたは光レーザ）による供給が可能であってよい。そのようなアンテナの例は、たとえばコンピューティングデバイス内の光インターコネクトとして用いられ得る。また、そのようなアンテナにおける構成要素の対応する形状および寸法は、波長に依存して様々であってよい（たとえば、光学実施形態において使用される構成要素は、無線実施形態におけるミリメートル単位の特徴サイズとは異なり、数百ナノメートル規模の特徴サイズを有し得る）。
【０１０２】
[00115]  本明細書で説明された配置は例示のためにすぎないことを理解すべきである。よって、当業者は、他の配置および他の要素（たとえば機械、装置、インタフェース、機能、順序、および機能のグループ化など）が代わりに用いられてよく、いくつかの要素は所望の結果に従ってまとめて省かれてもよいことを理解する。また、説明された要素の多くは、個別または分散型部品として、あるいは他の構成要素と共に、任意の適切な組み合わせおよび位置において実装され得る機能エンティティである。
【０１０３】
[00116]  様々な態様および実施形態が本明細書に開示されたが、当業者には、他の態様および実施形態が明らかである。本明細書に開示された様々な態様および実施形態は例示を目的としており、限定的であることは意図されておらず、その範囲は、以下の特許請求の範囲によって示される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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